3D 프린팅을 하다 보면 평소와 달리 출력물 표면이 거칠어지거나, 노즐 근처에서 평소에 들리지 않던 작은 파열음이 발생하는 경우가 있습니다.
이때 확인해 볼 필요가 있는 원인 중 하나가 바로 필라멘트의 수분 흡수(흡습)입니다.
3D 프린터에 사용하는 필라멘트는 소재에 따라 공기 중의 수분을 흡수하는 특성이 있습니다. 수분을 머금은 상태로 출력하면 압출이 불안정해지거나 표면에 기포와 돌기가 생기는 등 출력 품질에 영향을 줄 수 있습니다. 특히 PETG, TPU, 나일론과 같은 일부 소재는 습기에 민감하므로 사용 전 상태를 확인하는 것이 중요합니다.
이번 글에서는 습기를 먹은 필라멘트에서 나타나는 주요 증상과 흡습 여부를 확인하는 방법, 소재별 건조 조건 및 건조 후 관리 방법을 알아보겠습니다.
1. 필라멘트가 습기를 먹었다는 3가지 주요 신호
필라멘트가 수분을 흡수했는지는 출력 중 나타나는 여러 증상을 통해 의심해 볼 수 있습니다. 다만 아래 증상은 다른 원인으로도 발생할 수 있으므로 한 가지 증상만으로 흡습 여부를 확정해서는 안 됩니다.
출력 중 들리는 ‘톡톡’ 하는 파열음
출력 중 노즐 근처에서 ‘탁탁’, ‘톡톡’ 또는 ‘치익’ 하는 소리가 반복해서 들린다면 필라멘트의 흡습 여부를 확인해 볼 수 있습니다.
필라멘트에 포함된 수분은 노즐 내부에서 가열되는 과정에서 수증기로 변할 수 있습니다. 이때 기포가 발생하거나 압출이 불안정해지면서 작은 소리가 나타날 수 있습니다.
특히 평소에는 조용하게 출력되던 필라멘트에서 갑자기 파열음이 발생한다면 수분 흡수를 의심해 볼 만합니다.
출력물 표면의 기포와 거친 흔적
습기를 머금은 필라멘트를 사용하면 출력물 표면에 작은 기포나 불규칙한 돌기가 나타날 수 있습니다. 수분이 가열 과정에서 수증기로 변하면서 압출 상태가 불안정해지기 때문입니다.
대표적으로 다음과 같은 증상을 확인할 수 있습니다.
- 출력물 표면에 작은 구멍이나 기포가 발생합니다.
- 평소보다 표면이 거칠고 불균일하게 출력됩니다.
- 압출선이 일정하지 않고 작은 블롭이 나타납니다.
- 층간 접착력이 약해지는 현상이 발생할 수 있습니다.
다만 표면이 거칠거나 기포가 생기는 원인은 온도 설정과 압출량, 노즐 상태 등 다양하므로 필라멘트의 수분 상태를 함께 확인해야 합니다.
평소보다 심해진 스트링잉(Stringing)
필라멘트가 습기를 흡수하면 가열 과정에서 압출이 불안정해져 스트링잉이 심해질 수 있습니다. 스트링잉은 노즐이 한 지점에서 다른 지점으로 이동할 때 가느다란 실처럼 필라멘트가 남는 현상입니다.
다만 스트링잉은 노즐 온도가 너무 높거나 리트랙션 설정이 적절하지 않을 때도 발생합니다.
따라서 갑자기 스트링잉이 심해졌다면 필라멘트의 습기뿐 아니라 출력 온도와 리트랙션 설정도 함께 확인하는 것이 좋습니다.
필라멘트가 쉽게 부러진다면?
필라멘트를 구부렸을 때 평소보다 쉽게 끊어진다면 상태를 점검해 볼 필요가 있습니다. 하지만 필라멘트가 부서지거나 잘 끊어진다는 이유만으로 습기를 흡수했다고 판단해서는 안 됩니다.
필라멘트의 종류와 제조 상태, 보관 기간, 소재의 노화 등 여러 요인이 취성에 영향을 줄 수 있기 때문입니다. 쉽게 끊어지는 경우에도 상태를 점검해볼 수 있습니다. 다만 이 방법만으로 습기 여부를 확정하기는 어렵습니다.
2. 필라멘트 습기가 출력 품질에 영향을 주는 이유
3D 프린팅에 사용하는 소재 중에는 공기 중 수분을 흡수하는 성질을 가진 재료가 많습니다. 이러한 특성을 흡습성(Hygroscopicity)이라고 합니다.
필라멘트가 수분을 흡수한 상태에서 노즐을 통과하며 가열되면 수분이 수증기로 변하면서 압출 과정에 영향을 줄 수 있습니다. 이로 인해 출력물의 표면 품질이 저하되거나 층간 접착력이 약해질 수 있습니다.
또한 일부 고분자 소재는 수분과 열의 영향으로 분자 사슬이 손상되는 가수분해(Hydrolysis)가 발생할 수 있습니다. 이러한 변화는 소재의 기계적 특성에도 영향을 줄 수 있습니다.
소재마다 습기에 민감한 정도가 다릅니다
모든 필라멘트가 동일한 수준으로 수분을 흡수하는 것은 아닙니다. 예를 들어 PLA는 나일론과 같은 소재에 비해 흡습에 따른 물성 변화가 상대적으로 작은 편입니다.
반면 나일론(PA), PVA, TPU 등은 보관 상태에 따라 건조가 더 자주 필요할 수 있습니다. 따라서 필라멘트를 사용할 때는 소재의 종류와 제조사가 제공하는 보관 및 건조 안내를 확인하는 것이 중요합니다.
습기와 노즐 막힘은 구분해야 합니다
필라멘트의 흡습은 압출 불안정과 표면 품질 저하를 일으킬 수 있지만, 노즐 막힘이 반드시 습기 때문에 발생하는 것은 아닙니다.
노즐 막힘은 다음과 같은 원인으로도 발생할 수 있습니다.
- 노즐 내부에 남은 이전 필라멘트의 잔여물
- 필라멘트에 포함된 먼지나 이물질
- 부적절한 노즐 온도와 압출 조건
- 핫엔드 냉각 문제로 발생하는 히트 크리프(Heat Creep)
- 장기간 사용으로 인한 노즐 내부의 탄화 잔여물
따라서 압출이 원활하지 않다면 필라멘트의 흡습 여부와 노즐 상태를 별도로 점검해야 합니다.
3. 습기를 먹은 필라멘트인지 확인하는 방법
출력 품질이 떨어졌다고 바로 필라멘트를 건조하기보다는 다른 원인도 함께 확인하는 것이 좋습니다. 다음 순서대로 점검하면 문제의 원인을 좁히는 데 도움이 됩니다.
필라멘트 상태 확인
먼저 스풀에 감긴 필라멘트의 표면과 상태를 확인합니다. 장기간 습한 환경에 노출되었거나 밀폐되지 않은 상태로 보관했다면 흡습 가능성을 고려해야 합니다.
다만 필라멘트 표면이 정상적으로 보인다고 해서 내부까지 건조한 상태라는 뜻은 아닙니다.
출력 중 발생하는 증상 확인
출력 중 파열음과 기포, 불규칙한 압출이 함께 나타나는지 확인합니다. 여러 증상이 동시에 발생한다면 필라멘트의 흡습 가능성을 더 주의 깊게 살펴볼 필요가 있습니다.
건조한 필라멘트와 비교 출력하기
가능하다면 동일한 제품의 건조된 필라멘트나 새 필라멘트를 사용해 같은 모델을 출력해 보는 것도 좋은 방법입니다. 이때 노즐 온도와 출력 속도, 냉각 팬, 레이어 높이 등 다른 설정은 최대한 동일하게 유지해야 합니다.
건조한 필라멘트에서 출력 품질이 개선된다면 기존 필라멘트의 수분 흡수가 문제에 영향을 주었을 가능성이 있습니다. 반대로 증상이 계속된다면 노즐 상태와 압출량, 리트랙션 등 다른 원인도 확인해야 합니다.
4. 소재별 필라멘트 건조 온도와 시간
필라멘트가 습기를 흡수한 것으로 판단된다면 소재에 맞는 방법으로 건조하는 것이 좋습니다. 다만 건조 온도와 시간은 모든 제조사의 제품에 동일하게 적용되는 값이 아닙니다.
같은 PLA라도 제조사와 제품에 따라 권장 건조 조건이 다를 수 있으며, 스풀 재질의 내열성도 함께 고려해야 합니다.
제조사별 건조 조건 참고 사례
다음은 Prusa와 Polymaker가 공개한 특정 제품의 건조 조건입니다.
| 제조사 및 필라멘트 | 건조 온도 | 건조 시간 |
|---|---|---|
| Prusament PLA / rPLA | 45°C | 6시간 |
| Polymaker PolyLite PLA | 55°C | 6시간 |
| Prusament PETG | 55°C | 6시간 |
| Prusament TPU | 60°C | 4~6시간 |
| Prusament ASA | 80°C | 4시간 |
| Prusament PC Blend | 85°C | 5시간 |
| Prusament PA11 Carbon Fiber | 90°C | 6시간 |
※ 위 수치는 해당 제조사의 특정 제품에 대한 안내이며, 동일한 소재 계열의 모든 필라멘트에 적용되는 표준값이 아닙니다. 실제 건조 시에는 반드시 사용하는 필라멘트 제조사의 권장 조건을 우선 확인하세요.
특히 PLA는 온도가 지나치게 높으면 필라멘트가 연화되어 서로 붙거나 스풀이 변형될 수 있습니다.
Prusament의 경우 PLA/rPLA는 45°C에서 6시간을 안내하지만, Polymaker PolyLite PLA는 흡습한 경우 55°C에서 6시간을 안내합니다. 이처럼 같은 PLA라도 제품에 따라 조건이 달라질 수 있습니다.
건조 시 스풀 재질도 확인하세요
필라멘트를 건조할 때는 필라멘트 자체뿐 아니라 스풀의 내열성도 확인해야 합니다. 종이 스풀은 구조에 따라 고온에서 변형되거나 접착 부분이 약해질 수 있으며, 플라스틱 스풀도 재질에 따라 고온에서 변형될 수 있습니다.
따라서 건조 온도를 설정하기 전에 스풀과 필라멘트 모두 해당 온도를 견딜 수 있는지 확인하는 것이 좋습니다.
5. 필라멘트를 안전하게 건조하는 방법
전용 필라멘트 건조기 활용하기
가장 편리한 방법은 3D 프린팅용 필라멘트 건조기를 사용하는 것입니다. 전용 건조기는 필라멘트를 일정한 온도로 가열하면서 내부의 수분을 제거할 수 있도록 설계되어 있습니다.
제품에 따라 건조가 끝난 필라멘트를 내부에 보관하면서 출력할 수 있는 기능도 제공합니다.
건조기를 사용할 때는 다음 사항을 확인하세요.
- 제조사가 권장하는 건조 온도 설정
- 필라멘트 스풀의 크기와 호환성
- 건조 시간과 온도 조절 기능
- 건조 중 내부 습기를 배출하는 구조
- 건조 후 보관 및 출력 방식
일반 가정용 오븐은 주의해서 사용하기
일반 가정용 오븐을 이용한 건조는 신중하게 접근해야 합니다. 가정용 오븐은 낮은 온도에서 정확한 온도를 유지하지 못하거나 설정 온도와 실제 내부 온도 사이에 차이가 발생할 수 있습니다.
PLA처럼 상대적으로 낮은 온도에서 연화될 수 있는 소재는 과도한 가열로 변형될 위험이 있습니다.
따라서 필라멘트 제조사에서 허용하는 건조 방식인지 확인하고, 정밀한 온도 제어가 어려운 가정용 오븐은 가급적 사용하지 않는 것이 좋습니다.
건조 후에는 충분히 식힌 뒤 보관하기
건조가 끝났다고 필라멘트를 그대로 개방된 공간에 오래 두면 다시 습기를 흡수할 수 있습니다. 건조 후에는 스풀과 필라멘트가 안정적으로 식은 다음 밀폐 용기나 전용 드라이박스에 보관하는 것이 좋습니다.
건조와 보관은 별개의 과정이므로 두 가지를 함께 관리해야 합니다.
6. 건조 후에도 압출 문제가 지속된다면?
필라멘트를 건조했는데도 압출 불량이나 노즐 막힘이 계속된다면 필라멘트 외에 다른 원인을 확인해야 합니다.
특히 익스트루더는 정상적으로 작동하지만 노즐에서 필라멘트가 나오지 않거나, 압출이 가늘고 불규칙하게 이어진다면 노즐 내부의 잔여물이나 막힘 여부를 점검할 필요가 있습니다.
콜드 풀(Cold Pull)은 언제 필요할까?
콜드 풀은 노즐 내부에 남아 있는 필라멘트 잔여물이나 일부 이물질을 제거하기 위해 사용하는 청소 방법입니다. 노즐을 일정 온도로 가열한 상태에서 청소용 필라멘트를 삽입한 뒤, 소재에 맞는 온도까지 식혀 잡아당기는 방식입니다.
다만 모든 압출 불량에 콜드 풀이 필요한 것은 아닙니다.
다음과 같은 상황에서 노즐 막힘이 의심된다면 프린터 제조사의 유지보수 안내에 따라 노즐 청소를 고려할 수 있습니다.
- 건조한 필라멘트로 교체해도 압출이 원활하지 않음
- 노즐에서 필라멘트가 거의 나오지 않음
- 압출이 중간에 끊기거나 불규칙하게 나옴
- 노즐 내부에 잔여물이나 이물질이 의심됨
사용하는 프린터에 따라 핫엔드와 노즐 구조가 다르므로 청소 방법과 온도 조건도 확인해야 합니다.
콜드 풀의 구체적인 절차와 노즐 청소 방법은 3D 프린터 노즐 막힘 해결: 콜드 풀(Cold Pull) 기법과 청소 노하우 글에서 자세히 확인할 수 있습니다.
건조만큼 중요한 것은 올바른 보관입니다
필라멘트의 습기 흡수는 출력물의 표면 품질과 압출 안정성에 영향을 줄 수 있는 중요한 관리 요소입니다. 출력 중 파열음이 들리거나 표면에 기포가 발생하고 평소보다 압출 상태가 불안정하다면 필라멘트의 수분 흡수 여부를 확인해 보세요.
다만 이러한 증상이 모두 습기 때문인 것은 아니므로 노즐 상태와 출력 설정 등 다른 원인도 함께 점검하는 것이 좋습니다.
또한 소재와 제조사에 따라 적합한 건조 온도와 시간이 다르므로, 인터넷에서 찾은 일반적인 온도표를 그대로 적용하기보다 제조사가 제공하는 제품별 안내를 우선해야 합니다.
필라멘트를 건조한 뒤에는 다시 습기를 흡수하지 않도록 밀폐 보관하는 습관도 중요합니다.
평소 사용하는 필라멘트의 보관 방법과 실리카겔, 진공 백, 드라이박스 활용법이 궁금하다면 3D 프린터 필라멘트 보관법: 습기 제거와 드라이박스 활용 정리 글도 함께 확인해 보세요.
참고 자료
이 글은 일반적인 3D 프린팅 필라멘트 관리 정보를 정리한 내용입니다. 실제 건조 온도와 시간은 필라멘트 제조사 및 제품별 권장 사양을 우선 확인하시기 바랍니다.
“3D 프린터 습기 먹은 필라멘트 판별법: 출력 증상과 건조 방법”에 대한 7개의 생각